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Die Erfindung betrifft einen Reiniger nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
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Reiniger der hier betroffenen Art werden in Anlagen zur Herstellung von Lebensmitteln, Getränken, Medikamenten und feinchemischen Produkten sowie in der Biotechnologie eingesetzt, insbesondere zur Innenreinigung von Behältern und Tanks.
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Ein gattungsgemäßer Reiniger umfasst einen Grundkörper, einen Kopf und einen Düsenkopf.
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Der Grundkörper ist mit einer in den Tank ragenden Leitung verbindbar, die zum Transport eines Reinigungsmittels, meist einer Flüssigkeit, eingerichtet ist. Der Grundkörper nimmt das Reinigungsmittel auf.
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Am Grundkörper ist ein Kopf angebracht, der um eine erste Achse drehbar ist. Das Reinigungsmittel wird vom Kopf aufgenommen und an einen Düsenkopf weitergegeben.
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Der Düsenkopf ist um eine zweite Achse drehbar am Kopf angebracht und nimmt von diesem das Reinigungsmittel auf. Durch wenigstens eine Düse wird das Reinigungsmittel dann in einem Reinigungsstrahl ausgestoßen und auf die zu reinigende Oberfläche gesprüht.
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Erste Achse und zweite Achse stehen in einem Winkel zueinander, oft etwa in einem rechten Winkel. Durch diese Winkelstellung und die Drehung um die beiden Achsen ist es möglich, einen möglichst großen Anteil der Innenfläche des Tanks oder Behälters zu reinigen.
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Ein noch höheres Maß an Reinigung wird durch so genannte Selbstreinigung bewirkt. Ziel ist es dabei, die Oberfläche des Reinigers selbst mit einem Reinigungsmittel zu benetzen, um diese frei von Verschmutzung zu bekommen und/oder zu halten.
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Im Stand der Technik ist es bekannt, den Düsenkopf zu modifizieren, um Reinigungsmittel auf die Oberfläche des Reinigers zu bringen. Für diese Modifikation sind zwei unterschiedliche Grundkonzepte üblich.
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Das erste Konzept sieht einen Auslass am Düsenkopf vor, aus dem ein Strahl von Reinigungsmittel auf den Grundkörper zielt. Das Reinigungsmittel trifft möglichst weit in Richtung der Leitung auf den Grundkörper und läuft dann über Grundkörper und Kopf ab. Dies ist beispielswese in der
EP 3037175 B1 vorgeschlagen.
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Das zweite Konzept hingegen nutzt wenigstens eine Öffnung am Düsenkopf nahe dem Kopf, aus der ein Schwall von Reinigungsmittel abgegeben wird. Dieser Schwall strömt dann entlang der Oberfläche des Kopfes. Beispiele in der Patentliteratur sind in
EP 0560778 B1 und
EP 1807215 B1 gezeigt.
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Es war daher Aufgabe der Erfindung, einen Reiniger mit verbesserter Selbstreinigung vorzustellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Reiniger mit den Merkmalen des ersten Anspruchs. Die abhängigen Ansprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen des Reinigers vor.
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Der Reiniger besitzt einen Grundkörper, welcher mit einer Leitung für ein Reinigungsmittel verbindbar ist, und umfasst zudem einen um eine erste Achse drehbar an dem Grundkörper angebrachten Kopf sowie einen um eine zweite Achse drehbar an dem Kopf angebrachten Düsenkopf, welcher wenigstens eine Düse aufweist. Ein Winkel zwischen erster Achse und zweiter Achse kann etwa 70 bis 100 Grad betragen, insbesondere etwa ein rechter Winkel sein. Es ist nun zusätzlich eine Hilfsdüse vorgesehen, die am Düsenkopf angeordnet ist. Die Hilfsdüse ist einen Reinigungsstrahl formend und diesen Reinigungsstrahl auf den Kopf ausrichtend gestaltet. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird auf diese Weise die Reinigung des Kopfes erheblich verbessert. Während bei den eingangs genannten Konzepten das Reinigungsmittel über den Kopf abläuft wird mit der beanspruchten Lösung die Wirkung eines auftreffenden Reinigungsmittelstrahles auf die Oberfläche des Kopfes ausgenutzt. Der Impakt des Reinigungsmittels erhöht die Reinigung der Oberfläche erheblich.
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Die Gestaltung der Hilfsdüse betrifft die Reinigungsmittelführung, beispielsweise die Formgebung eines Kanals innerhalb der Hilfsdüse, durch welchen das Reinigungsmittel strömt und am Ende ausgestoßen wird. Hier sind der Kanalquerschnitt, die Länge des Kanals und der Austrittswinkel bezogen auf die zweite Achse im Hinblick auf das Ergebnis zu wählen. Dabei ist auch der Druck in Betracht zu ziehen, unter dem das Reinigungsmittel steht. Der Kanal kann auch abschnittsweise Verengungen aufweisen. Eine einfache und kostengünstige Ausführung des Kanals ist eine Bohrung. Die Hilfsdüse ist am Düsenkopf angeordnet, kann also auch an der Düse selbst vorgesehen sein.
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In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Hilfsdüse am Düsenkopf angeordnet und gestaltet ist, den Reinigungsstrahl einen Boden des Kopfes treffend auszurichten, welcher auf einer dem Grundkörper abgewandten Seite des Kopfes angeordnet ist. Dies verbessert die Selbstreinigung zusätzlich und gerade der Boden profitiert von dem Impakt eines Strahles.
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Diese Weiterbildung ist besonders einfach umsetzbar, wenn die Hilfsdüse in einem größeren Abstand zur zweiten Achse angeordnet ist als der Boden.
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In einer anderen Ausführung ist ein Auslass der Hilfsdüse fluchtend mit einer Fläche des Düsenkopfes angeordnet, auf welche Fläche sich der Auslass befindet. Dies verhindert unnötige Kante, Stufen und Absätze und erhöht so die Reinigbarkeit zusätzlich.
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Diese Ausführung wird zusätzlich verbessert, wenn die Fläche eben ausgeführt ist.
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Ein leicht zu fertigende und vom Strahlbild das richtige Ergebnis liefernde Weiterbildung sieht vor, dass die Hilfsdüse eine Bohrung im Düsenkopf umfasst.
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Ein anderer Vorteil wird erzielt, indem die Hilfsdüse an einer Düsenaufnahme angeordnet ist. Im Vergleich zu einer oftmals demontierbar ausgeführten Düse bedeutet ein Anordnen der Hilfsdüse an der Düsenaufnahme, dass die Ausrichtung des Strahls zuverlässig im Werk bei der Herstellung des Düsenkopfes eingestellt wird und sich weder durch Wartung noch durch Betrieb verstellen kann. Damit ist eine dauerhaft gute Selbstreinigung mit Hilfe des Hilfsdüse gewährleistet.
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Diese Ausführung wird zusätzlich verbessert, wenn ein Stichkanal zwischen einem Innenraum des Düsenkopf und der Hilfsdüse angeordnet ist. Durch Vorsehen eines solchen Stichkanals erfolgt die Versorgung der Hilfsdüse mit Reinigungsmittel direkt aus dem Innenraum. Der Stichkanal kann kostengünstig durch eine Bohrung hergestellt werden. Soweit der Stichkanal neben der Hilfsdüse ein weiteres Ende besitzt, kann dieses beispielsweise durch Verschweißen geschlossen sein.
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Bei einem Stichkanal ist es vorteilhaft, wenn die Hilfsdüse von dem Stichkanal abzweigt und ein Ende des Stichkanals von einer zwischen Düse und der Düsenaufnahme angeordneten Dichtung verschlossen ist. Die Dichtung übernimmt dann zum einen die Abdichtung des Spaltes zwischen Düse und Düsenaufnahme und zum anderen des Stichkanals gegen diesen Spalt. Damit wird der Eintrag von Verschmutzung in den Spalt verhindert. Außerdem wird verhindert, dass Reinigungsmittel durch den Spalt abfließt und für den Reinigungsstrahl verloren geht. Die Dichtung hat zudem den Vorteil, dass der Stichkanal durch Entfernen der Dichtung für eine Reinigung bei Wartungsarbeiten zugänglich ist.
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Soweit ein Stichkanal vorgesehen ist, ist es vorteilhaft, wenn ein Trennkörper den Stichkanal und einen in der Düse angeordneten Kanal voneinander trennt. Dadurch sind die Reinigungsmittelströmungen durch die Düse und die Hilfsdüse ab dem Innenraum unabhängig voneinander. Das vereinfacht die Auslegung und verhindert im Betrieb unerwünschte Strömungseffekte.
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Anhand eines Ausführungsbeispiels sollen die Erfindung erläutert und die Darstellung ihrer Vorteile vertieft werden. Es zeigen:
- 1: Blick auf einen Reiniger mit Grundkörper, Kopf und Düsenkopf;
- 2: Geschnittene Darstellung eines Details von Kopf und Düsenkopf.
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In 1 ist ein Blick auf einen Reiniger 1 dargestellt.
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Der Reiniger 1 besitzt einen Grundkörper 2, der mit einer Leitung 3 verbunden ist. Die Leitung 3 führt ein Reinigungsmittel, in der Regel eine Flüssigkeit, und ragt zusammen mit dem Reiniger 1 in einen zu reinigenden Behälter. Die Verbindung von Grundkörper 2 und Leitung 3 kann lösbar ausgeführt sein, beispielsweise durch eine Verschraubung. Klemmungen oder Verschweißungen sind im Stand der Technik ebenfalls bekannt.
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Der Grundkörper 2 legt eine erste Achse L fest, entlang welcher er sich erstrecken kann. Die erste Achse L kann mit einer Erstreckungsrichtung der Leitung 3 zusammenfallen.
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Ein Kopf 4 ist am Grundkörper 2 um die erste Achse L drehbar befestigt. Die Drehung wird durch ein Antriebsmittel bewirkt, wie es im Stand der Technik bekannt ist. Das Antriebsmittel kann beispielsweise ein stehendes Leitschaufelrad und ein drehbar bewegliches Schaufelrad umfassen. Das bewegliche Schaufelrad ist mit dem Kopf wirkverbunden. Stehendes Leitschaufelrad und bewegliches Schaufelrad sind von Reinigungsmittel durchströmbar angeordnet. Das durchströmende Reinigungsmittel versetzt das bewegliche Schaufelrad in Drehung, welche dann auf den Kopf übertragen wird.
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Am Kopf 4 ist ein Düsenkopf 5 um eine zweite Achse A drehbar befestigt. Die zweite Achse A steht in einem Winkel zur ersten Achse L, der oftmals als rechter Winkel gewählt ist. Er kann jedoch auch vom rechten Winkel um wenige Dutzend Winkelgrade abweichen.
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Der Düsenkopf umfasst wenigstens eine Düse 6, aus welcher das durch die Leitung 3 in den Reiniger 1 gelangende Reinigungsmittel aus dem Reiniger 1 austritt. Die Düse 6 ist dabei strahlbildend geformt, damit das Reinigungsmittel auch in Behältern mit einige Metern Durchmesser beim Auftreffen auf eine Behälterinnenwand eine Reinigungswirkung entfaltet und Verschmutzungen von dieser Behälterinnenwand auch mit kinetischer Wirkung entfernt.
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Es können mehrere Düsen 6 in Umfangrichtung um die zweite Achse A am Düsenkopf 5 angeordnet sein. Anzahl und Gestaltung der Düsen 6 ist in der Regel an die Behältergröße und an Menge und Druck des Reinigungsmittels angepasst, wobei auch in der Gestaltung unterschiedliche Düsen 6 an dem Düsenkopf 5 eines Reinigers 1 angeordnet sein können.
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Die Düse 6 ist in einer Düsenaufnahme 7 befestigt. Die Befestigung kann lösbar ausgeführt sein, um einen Wechsel der Düse 6 vornehmen zu können. Zwischen Düse 6 und Düsenaufnahme 7 ist eine Dichtung 8 vorgesehen, die einen Spalt zwischen den Bauteilen abdichtet. Dies verhindert die Ablagerung von Verunreinigung an dieser Stelle und den ungewollten Austritt von Reinigungsflüssigkeit, der eine Wirkungsverringerung der Düse 6 bedeuten würde. Die Düsenaufnahme 7 ist als Sockel ausgeführt, der von dem Düsenkopf 5 in einer bezogen auf die zweite Achse A radialen Richtung absteht.
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In 2 ist eine Teilansicht von Kopf 4 und Düsenkopf 5 gezeigt. Dabei ist der Düsenkopf 5 im Teilschnitt zu sehen.
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Die Düse 6 ist mit der Düsenaufnahme 7 verbunden. Vorteilhaft konstruktiv einfach und zuverlässig weisen Düse 6 und Düsenaufnahmen 7 zueinander passende Gewinde auf, mit welchen eine Schraubverbindung 9 herstellbar ist. Die Düse 6 wird von einem Kanal 10 durchsetzt, durch den unter Druck stehendes Reinigungsmittel aus einem Innenraum 11 des Düsenkopfs 5 strömt und die Düse 6 verlässt.
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Der Düsenkopf weist eine Hilfsdüse 12 auf, die von einem Hilfsdüsenkanal 13 durchsetzt wird. Die Hilfsdüse 12 ist mit dem Innenraum 11 fluidverbunden. Reinigungsmittel, das im Innenraum 11 unter Druck steht, durchströmt den Hilfsdüsenkanal 13 und wird aus der Hilfsdüse 12 ausgestoßen.
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Die Hilfsdüse 12 besitzt eine Gestalt, durch die zum einen das austretende Reinigungsmittel zu einem Strahl geformt und zum anderen dieser Strahl auf den Kopf 4 ausgerichtet wird. Die Gestalt wird bestimmt durch einen Durchmesser und eine Länge des Hilfsdüsenkanals 13, zudem ob und welcher Form sich der Hilfsdüsenkanal 13 im Strömungsverlauf verjüngt. Zusammen mit dem Druck des Reinigungsmittels ergibt dies eine Strahlform, die auch auffächernd sein kann. Die Gestalt wird beispielsweise für einen bestimmungsgemäßen Reinigungsmitteldruck und für einen Abstand zwischen Hilfsdüse 12 und Kopf 4 festgelegt. Dabei ist zu berücksichtigen, wie stark der Impakt des Reinigungsmittels sein soll und in welchem Maß ein Auffächern notwendig ist, um das gewünschte Reinigungsbild am Kopf 4 zu bewirken.
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Eine Sprührichtung S des Strahls wird insbesondere davon bestimmt, in welchem Maß eine Längsachse H des Hilfsdüsenkanals 13 in Sprührichtung betrachtet zur zweiten Ache A hingeneigt ist.
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Aus der Neigung der Längsachse H, einem Abstand R der Hilfsdüse 12 zur zweiten Achse A und der Drehung um die zweite Achse A ergibt sich ein Sprühkonus. Neigung und Abstand R sind so gewählt, dass sich der Sprühkonus und der Kopf 4 geometrisch schneiden und so der Kopf 4 wenigstens zweitweise beim Umlauf der Hilfsdüse 12 um die zweite Achse A von einem Reinigungsmittelstrahl getroffen wird. Vorzugsweise wird der Kopf 4 überwiegend, noch besser zu jedem Zeitpunkt, während des Umlaufs getroffen, um das Reinigungsergebnis zu verbessern.
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Auf einer der Zuleitung abgewandten Seite besitzt der Kopf 4 einen Boden 14, der einen Abstand D zur zweiten Achse A besitzt. In der Regel befindet sich der Boden 14 beim Einsatz des Reinigers 1 bezogen auf eine Schwerkraftrichtung unten am Kopf 4. Der Boden kann eben ausgeführt sein oder eine Wölbung besitzen. Im Falle einer Wölbung bezeichnet D den maximalen Abstand des Bodens zur zweiten Achse A.
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Das Ausführungsbeispiel zeigt die vorteilhafte Ausführung, den Abstand R der Hilfsdüse 12 größer als den Abstand D des Bodens 14 zu wählen. Hierdurch trifft der Reinigungsmittelstrahl während des Umlaufs der Hilfsdüse 12 um die zweiten Achse A den Boden 14 und reinigt diesen ab. Notwendigenfalls wird die Neigung der Hilfsdüse 12 zur zweiten Achse A angepasst, den Reinigungsmittelstrahl auf den Boden 14 auszurichten.
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Die Hilfsdüse 12 ist an der Düsenaufnahme 7 vorgesehen. Dies bringt Vorteile, beispielsweise gegenüber einer Anordnung an der Düse 6, da die Ausrichtung der Hilfsdüse 12 an der Düsenaufnahme 7 festgelegt ist und nicht von dem Montagezustand der Düse 6 abhängt. Bei einer Verschraubung kann die Düse 6 beispielsweise durch ungenügendes Festziehen der Verschraubung gegenüber dem Sollzustand verdreht sein. Dementsprechend ist dann auch die Hilfsdüse 12 falsch ausgerichtet.
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Das Reinigungsmittel wird dem Hilfsdüsenkanal 13 der Hilfsdüse 12 aus dem Innenraum 11 mit Hilfe eines Stichkanals 15 zugeführt. Dieser Stichkanal 15 durchsetzt die Düsenaufnahme 7 und ist neben dem Kanal 10 angeordnet und kann beispielsweise als eine parallel zum Kanal 10 gesetzte Bohrung ausgeführt sein.
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Stichkanal 15 und Kanal 10 sind durch einen Trennkörper 16 voneinander getrennt. Dadurch entnehmen Düse 6 und Hilfsdüse 12 Reinigungsmittel dem Innenraum 11, ohne dass die Reinigungsmittelflüsse voneinander abhängen. Dies ist strömungstechnisch vorteilhaft und bietet zudem die Möglichkeit, in den Kanal 10 ein strömungsmodulierendes Mittel einzubringen, beispielsweise eine Leitfläche.
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Der Stichkanal 15 besitzt ein Ende 17, vor welchem, in Strömungsrichtung betrachtet, der Hilfsdüsenkanal 13 abzweigt. Das Ende 17 ist abgedichtet, beispielsweise durch eine verschließende Schweißung. Vorteilhafter ist jedoch die gezeigte Ausführung, bei der der Verschluss mit der bereits vorhandenen Dichtung 8 erfolgt. Dies ist baulich einfach, sicher in der Montage und lässt den Stichkanal 15 für eine Reinigung im Zuge von Wartungsarbeiten am Reiniger zugänglich. In diesem Fall kann der Stichkanal 15 als eine Bohrung ausgeführt sein, die auf Sitzfläche des Dichtung 8 auf Seite der Düsenaufnahme 7 gesetzt ist.
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Ein Auslass 18 der Hilfsdüse 12 kann fluchtend mit einer Fläche 19 des Düsenkopfes 5 ausgeführt sein. Im hier gezeigten Fall befindet sich die Fläche 19 an der Düsenaufnahme 7, die in diesem Abschnitt eben ausgeführt ist. Hierdurch werden Kanten und Stufen vermieden. Dies verhindert das Anlagern von Schmutz und erleichtert die Reinigung der Fläche 19.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Reiniger
- 2
- Grundkörper
- 3
- Leitung
- 4
- Kopf
- 5
- Düsenkopf
- 6
- Düse
- 7
- Düsenaufnahme
- 8
- Dichtung
- 9
- Schraubverbindung
- 10
- Kanal
- 11
- Innenraum
- 12
- Hilfsdüse
- 13
- Hilfsdüsenkanal
- 14
- Boden
- 15
- Stichkanal
- 16
- Trennkörper
- 17
- Ende des Stichkanals
- 18
- Auslass der Hilfsdüse
- 19
- Fläche
- L
- erste Achse
- A
- zweite Achse
- R
- Abstand Hilfsdüse zu zweiter Achse
- D
- Abstand Boden zu zweiter Achse
- S
- Sprührichtung des Strahls
- H
- Längsachse der Hilfsdüse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 3037175 B1 [0010]
- EP 0560778 B1 [0011]
- EP 1807215 B1 [0011]